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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement mit Bedienhebel und als Bandbremse ausgebildeter Friktionsbremse, die der Verstellung des Bedienhebels entgegenwirkt. Bedienelemente mit schwenkbar gelagertem Bedienhebel und als Bandbremse ausgebildeter Friktionsbremse werden meist eingesetzt, wenn einerseits eine stufenlose Verstellung des Bedienhebels aber andererseits auch eine mechanische Festlegung des unbetätigten Bedienhebels gewünscht ist, dabei aber auch ein gewisser zu überwindender Widerstand beim Betätigen zumindest als unschädlich angesehen wird oder sogar als haptisches Feedback willkommen ist. Eine Bandbremse hat sich dabei als besonders verschleißarm erwiesen. Für die Wirkung der Bremse ist die Vorspannung, mit der die Umschlingung der zur Bandbremse gehörigen Bremstrommel durch das zur Bandbremse gehörige Bremsband beaufschlagt wird, entscheidend für die Wirkung der Bremse. Hier kann es Von Vorteil sein, eine Einstellvorrichtung vorzusehen, mit der die Vorspannung individuell für jede Bremse eingestellt werden kann. Es hat sich aber gezeigt, dass eine solche Justage aufwändig ist und nicht zwingend zu reproduzierbarem Ergebnis führt. Gattungsgemäße Bedienelemente sowie deren Verwendung in einem Kraftfahrzeug sind aus
CN 1 09 799 867 A ,
EP 3 879 377 A1 sowie
DE 10 2012 216 481 A1 bekannt.
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Es besteht daher Bedarf nach einem Bedienelement mit Bedienhebel und einer als Bandbremse ausgebildeten, der Verstellung des Bedienhebels entgegenwirkenden Friktionsbremse, wobei sich nach der Montage die Bremswirkung verbessert reproduzierbar einstellt. Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine entsprechend vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des Verwendungsanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Dieses Bedienelement weist erfindungsgemäß einen Träger auf. Dieser ist beispielsweise aus einem Metall, einer metallischen Legierung wie ZAMAK oder einem Kunststoff, wie einem Thermoplast, hergestellt und dient beispielsweise der Festlegung des Bedienelements an einer tragenden Komponente des Kraftfahrzeugs. Das Bedienelement weist erfindungsgemäß ferner einen um eine Schwenkachse verschwenkbar am Träger gelagerten Bedienhebel auf. Der Bedienhebel dient beispielsweise der mechanischen Übertragung einer der Schwenkstellung des Bedienhebels entsprechenden Bedieneingabe auf eine Fahrzeugkomponente. Bevorzugt sind ferner Detektionsmittel zur Stellungsdetektion des Bedienhebels vorgesehen, deren Detektionsergebnis über eine kabelgebundene oder kabellose elektrische Verbindung analog oder digital an die zu steuernde Fahrzeugkomponente übertragen wird. Beispielsweise sind elektromechanische Detektionsmittel, wie ein Potentiometer oder berührungslos detektierende Detektionsmittel vorgesehen, um die Stellung des Bedienhebels zu detektieren. Bevorzugt wird die Stellung magnetisch detektiert, indem beispielsweise ein magnetischer, am Bedienhebel befestigter Stellungsgeber mit einem am Träger festgelegten Hallsensor zusammenwirkt. Die Erfindung ist hinsichtlich der Stellungsdetektion jedoch in keinster Weise eingeschränkt. Gegenstand der Erfindung ist vielmehr die mechanische Festlegung des unbetätigten Bedienhebels sowie die Erzeugung einer seiner Verstellung entgegenwirkenden Friktionskraft und eines daraus resultierenden haptischen Feedbacks.
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Folglich weist das erfindungsgemäße Bedienelement eine Friktionsbremse auf, um eine einer händischen Schwenkverstellung des Bedienhebels entgegengerichtete Friktionskraft zu erzeugen. Diese Friktionsbremse ist erfindungsgemäß als Bandbremse ausgebildet, da sich eine derartige Bandbremse durch eine gleichmäßige Bremswirkung über den Stellweg als auch durch eine hohe Haltbarkeit auszeichnet und eine drehfest mit dem Bedienhebel verbundene, zentrisch zur Schwenkachse angeordnete Bremstrommel und ein an der Bremstrommel anliegendes und die Bremstrommel nahezu vollständig umschließendes, am Träger festgelegtes Bremsband mit einem Paar freier Enden aufweist. Bevorzugt sind die freien Enden jeweils als sich in radialer Richtung erstreckende, weg von der Bremstrommel angewinkelte Laschen ausgebildet.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorspanneinrichtung vorgesehen, die eine Feder aufweist, die eine Wirkrichtung derart aufweist, dass das Paar freier Enden in Richtung zunehmender Annäherung der freien Enden vorgespannt wird, insbesondere elastisch vorgespannt wird, um den Grad der Umschlingung zu erhöhen und/oder den Anpressdruck des Bremsbandes auf die Bremstrommel zu erhöhen. Beispielsweise wird die Vorspannung durch eine Zugfeder erzeugt. Bevorzugt ist die Feder als Druckfeder ausgebildet.
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Die Vorspanneinrichtung des erfindungsgemäßen Bedienelements weist ferner eine Anlage auf, an der sich die Feder mit einer ihrer Enden abstützt oder gelagert ist, um mit dem anderen ihrer Enden das Paar freier Enden gegeneinander vorzuspannen, bevorzugt elastisch vorzuspannen. Dabei ist die Anlage bezüglich der Position entlang der Wirkrichtung der Feder verstellbar.
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Die Vorspanneinrichtung des erfindungsgemäßen Bedienelements weist ferner einen Abstandhalter auf, der die Verstellung der Position der Anlage entlang der Wirkrichtung und in Richtung zunehmender Vorspannung der freien Enden derart begrenzt, dass eine durch die Feder bewirkte, elastische Maximalvorspannung der Feder und damit der freien Enden des Bremsbandes nicht überschritten wird. Bevorzugt ist die Feder eine Druckfeder und der Abstandhalter gibt einen Minimalabstand der Anlage zu zumindest einem der freien Enden vor. Der Abstandhalter sorgt somit dafür, dass die Verstellung der Anlage beanschlagt ist und zwar auf eine vorgegebene Stellung mit maximaler Vorspannung und maximaler Bremswirkung, wobei sich diese zuverlässig mit Erreichen dieser Stellung einstellt. Da die Feder mit geringer Toleranzabweichung hergestellt werden kann, ist die sich daraus ergebende Vorspannungsabweichung geringer als diejenige, die sich beispielsweise bei drehmomentüberwachter Verstellung der Vorspanneinrichtung ergibt. Folglich stellt sich eine vorgegebene Bremswirkung reproduzierbarer ein, da sich diese aus dem Maß der Umschlingung von Bremstrommel und Bremsband und/oder dem Anpressdruck des Bremsbandes auf die Bremstrommelumfangsfläche ergibt, die jeweils mit derjenigen Vorspannung der Vorspanneinrichtung korrelieren, die durch den Abstandhalter zuverlässig vorgegeben ist.
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Bevorzugt ist die Feder eine Wendelfeder auch Schraubenfeder genannt, deren Windungen ein Hohlvolumen umschließen, in dem der Abstandhalter angeordnet ist, wodurch die Vorspanneinrichtung bauraumsparend ausfällt.
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Bevorzugt weist die Vorspanneinrichtung ferner eine Schraube zur Verstellung der für die Feder vorgesehenen Anlage in Wirkrichtung auf. Dabei ist die Anlage durch die Schraube an einem zweiten Ende der freien Enden widergelagert, während die Feder das erste freie Ende gegen das zweite freie Ende vorspannt. Beispielsweise steht die Schraube in Eingriff mit einem im zweiten Ende ausgebildeten Gewinde oder durchgreift das zweite Ende, um mit dem das zweite Ende durchgreifenden Außengewinde in ein Innengewinde einer an das zweite Ende anliegenden Mutter einzugreifen.
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Der Abstandhalter ist bevorzugt durch eine Hülse mit einer zugehörigen Hülsenöffnung ausgebildet, wobei die Schraube die Hülsenöffnung durchgreifend angeordnet ist. Bevorzugt ist Hülse aus einem Metall oder einer metallischen Legierung.
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Beispielsweise wird die für die Feder vorgesehene Anlage durch eine Unterlegscheibe oder einen Schraubenkopf der zuvor beschriebenen Schraube ausgebildet. Dabei stützt sich die Feder einerseits am Schraubenkopf der Schaube oder der Unterlegscheibe ab, um mit dem anderen Ende der Feder an einem ersten Ende der freien Enden anzuliegen und dieses gegen das zweite Ende vorzuspannen. Beispielsweise ist das erste Ende mit einem Durchbruch versehen, der von dem Abstandhalter samt Schraube durchgriffen wird.
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Bevorzugt weist wenigstens ein freies Ende der als Lasche ausgebildeten, freien Enden ein oder mehrere durch Abkanten erzeugte Kanten zur Versteifung und/oder zur Aufnahme und/oder Drehbegrenzung der zur Widerlagerung der Schraube vorgesehenen Mutter auf.
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Bevorzugt weist wenigstens ein freies Ende der als Lasche ausgebildeten, freien Enden eine sich in Richtung des anderen Endes weisende Auskragung auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Bremsband an einer der Vorspanneinrichtung diametral gegenüberliegenden Stelle in einer im Wesentlichen kreisrunden Verlaufsrichtung des Bremsbandes mindestens einen Ausleger zur Festlegung am Träger ausbildet. Beispielsweise sind zwei, sich parallel zueinander erstreckende und im Wesentlichen in radialer Richtung weg vom Bremsband erstreckende Ausleger vorgesehen.
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Bevorzugt ist das Bremsband als Stanzteil aus einem Federstahlblech ausgebildet.
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Um ein unbeabsichtigtes Ablösen des Bremsbandes zu gewährleisten und/oder die Montage zu erleichtern, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die Bremstrommel mit einer in Umfangsrichtung umlaufenden Nut zur Aufnahme des Bremsbands versehen.
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Bevorzugt bildet der Träger einen die Schwenkachse definierenden Zapfen aus und der Hebel bildet ein Lagerjoch aus, welches die Bremstrommel in sich aufnehmend ausgebildet ist und sich beidseitig der Bremstrommel am Zapfen schwenkbeweglich abstützt.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Bedienelements in einer der zuvor beschriebenen Ausführungen in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1;
- 2 eine Explosionsdarstellung der in 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1;
- 3 eine perspektivische Darstellung der in der in den 1 und 2 verwendeten Bandbremse 6;
- 4 eine Schnittdarstellung der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1.
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1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1. Dieses Bedienelement 1 weist erfindungsgemäß einen Träger 3 auf. Dieser ist beispielsweise aus einem Metall, einer metallischen Legierung wie ZAMAK oder einem Kunststoff, wie einem Thermoplast, hergestellt und dient beispielsweise der Festlegung des Bedienelements 1 an einer tragenden Komponente des Kraftfahrzeugs. Das Bedienelement 1 weist ferner einen um eine Schwenkachse verschwenkbar am Träger 3 gelagerten Bedienhebel 2 auf. Der Bedienhebel 2 dient beispielsweise der mechanischen Übertragung einer der Schwenkstellung des Bedienhebels 2 entsprechenden Bedieneingabe auf eine Fahrzeugkomponente. Bevorzugt sind ferner nicht dargestellte Detektionsmittel zur Stellungsdetektion des Bedienhebels vorgesehen, deren Detektionsergebnis über eine elektrisch analoge Verbindung oder eine kabelgebundene oder kabellose Datenverbindung an die zu steuernde Fahrzeugkomponente übertragen wird. Bei der gezeigten Ausführungsform sind berührungslos detektierende Detektionsmittel vorgesehen, um die Stellung des Bedienhebels zu detektieren, indem beispielsweise ein magnetischer, am Bedienhebel 2 befestigter Stellungsgeber 12 mit einem am Träger 3 festgelegten, nicht dargestellten Hallsensor zusammenwirkt. Das erfindungsgemäße Bedienelement 1 weist eine Friktionsbremse 4 auf, um eine einer händischen Schwenkverstellung des Bedienhebels 2 entgegengerichtete Friktionskraft zu erzeugen. Diese Friktionsbremse 4 ist erfindungsgemäß als Bandbremse ausgebildet, da sich eine derartige Bandbremse durch eine gleichmäßige Bremswirkung über den Stellweg als auch durch eine hohe Haltbarkeit auszeichnet und eine drehfest mit dem Bedienhebel 2 verbundene, zentrisch zur Schwenkachse angeordnete Bremstrommel 5 und ein an der Bremstrommel 5 anliegendes und die Bremstrommel 5 nahezu vollständig umschließendes, am Träger festgelegtes Bremsband 6 mit einem Paar freier Enden 6a, 6b aufweist. Das Bremsband 6 bildet an jeweils einer der nachfolgend beschriebenen Vorspanneinrichtung 7 in einer im Wesentlichen kreisrunden Umfangsrichtung des Bremsbandes 6 diametral gegenüberliegenden Stelle zwei Ausleger 6c zur Festlegung am Träger 3 aus. die sich parallel zueinander und im Wesentlichen in radialer Richtung weg vom Bremsband 6 erstrecken.
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Wie aus 2 zu erkennen ist, bildet der Träger 3 einen die Schwenkachse definierenden Zapfen 3a aus und der Hebel 2 bildet ein Lagerjoch 2a aus, welches die Bremstrommel 5 aufnehmend, sich beidseitig der Bremstrommel 5 am Zapfen 3a schwenkbeweglich abstützt. Der Bedienhebel 2 und die Bremstrommel 5 sind durch die Schrauben 14 drehfest aneinander festgelegt. Die Bremstrommel 5 bildet ferner eine umlaufende Nut 5a zur Aufnahme des Bremsbandes 6 auf.
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Hier sind die freien Enden 6a, 6b des Bremsbandes jeweils als sich in radialer Richtung erstreckende, weg von der Bremstrommel 5 angewinkelte Laschen ausgebildet.
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Ferner ist eine Vorspanneinrichtung 4 vorgesehen, die eine Feder 9 aufweist, die eine Wirkrichtung derart aufweist, dass das Paar freier Enden 6a, 6b in Richtung zunehmender Annäherung der freien Enden 6a, 6b vorgespannt wird, insbesondere elastisch vorgespannt wird, um den Grad der Umschlingung zu erhöhen und/oder den Anpressdruck des Bremsbandes 6 auf die Bremstrommel 5 zu erhöhen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Feder 9 als Druckfeder ausgebildet.
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Die Vorspanneinrichtung 4 weist ferner eine Anlage 11, hier in Form einer auf einer Schraube 8 gehaltenen Unterlegscheibe 11 auf, an der sich die Feder 9 mit einer ihrer Enden abstützt oder gelagert ist, um mit dem anderen ihrer Enden das Paar freier Enden 6a, 6b gegeneinander vorzuspannen, bevorzugt elastisch vorzuspannen. Dabei ist die Position der Anlage 11 entlang der Wirkrichtung der Feder 9 verstellbar, die hier als Druckfeder ausgebildet ist.
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Die Vorspanneinrichtung 4 des Bedienelements 1 weist ferner einen Abstandhalter 10 in Form einer Hülse auf, der die Verstellung entlang der Wirkrichtung und in Richtung zunehmender Vorspannung der freien Enden 6a, 6b derart begrenzt, dass eine durch die Feder 9 bewirkte, elastische Maximalvorspannung der Feder 9 und damit der freien Enden 6a, 6b des Bremsbandes 6 nicht überschritten wird. Der Abstandhalter 10 gibt hier einen Minimalabstand der Anlage 11 zu zumindest einem der freien Enden 6a, 6b vor und sorgt somit dafür, dass die Verstellung der Anlage 11 beanschlagt ist und zwar auf eine vorgegebene Stellung mit maximaler Vorspannung und maximaler Bremswirkung, wobei sich diese zuverlässig mit Erreichen dieser Stellung einstellt. Da die Feder 9 mit geringer Toleranzabweichung hergestellt werden kann, ist die sich daraus ergebende Vorspannungsabweichung geringer als diejenige, die sich beispielsweise bei drehmomentüberwachter Verstellung der Vorspanneinrichtung 4 ergibt. Folglich stellt sich eine vorgegebene Bremswirkung reproduzierbarer ein, da sich diese aus dem Maß der Umschlingung von Bremstrommel 5 und Bremsband 6 und/oder dem Anpressdruck des Bremsbandes 5 auf die Umfangsfläche der Bremstrommel 5 ergibt, die jeweils mit derjenigen Vorspannung der Vorspanneinrichtung korrelieren, die durch den Abstandhalter 10 zuverlässig vorgegeben ist. Hier ist die Feder 9 eine Spiralfeder, deren Windungen ein Hohlvolumen umschließen, in dem der Abstandhalter 10 angeordnet ist, wodurch die Vorspanneinrichtung 4 bauraumsparend ausfällt. Diese weist ferner eine Schraube 8 zur Verstellung der Position der Anlage 11 in Wirkrichtung auf. Dabei ist die Anlage 11 durch die Schraube 8 an einem zweiten Ende 6b der freien Enden 6a, 6b widergelagert, während die Feder 9 das erste freie Ende 6a gegen das zweite freie Ende 6b vorspannt. Hier durchgreift die Schraube 8 eine Öffnung um zweiten Ende 6b und greift mit ihrem Außengewinde in ein Innengewinde einer an das zweite Ende anliegenden Mutter ein, die in 2 zu erkennen ist. Der Abstandhalter 10 ist als Hülse mit einer zugehörigen Hülsenöffnung ausgebildet, wobei die Schraube 8 die Hülsenöffnung durchgreifend angeordnet ist. Die Hülse ist aus einem Metall oder einer metallischen Legierung.
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Die Feder 9 stützt sich einerseits über die Unterlegscheibe als Anlage 11 an dem Schraubenkopf der Schaube 8 ab, um mit dem anderen Ende der Feder 9 an dem ersten Ende 6a der freien Enden 6a, 6b anzuliegen und dieses gegen das zweite Ende 6b vorzuspannen. Dabei ist das erste Ende 6a mit einem Durchbruch versehen, der von dem Abstandhalter 10 samt Schraube 8 durchgriffen wird.
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3 zeigt im Detail das als Stanzteil aus einem Federstahlblech ausgebildete Bremsband 6. Das Bremsband weist zwei Schenkel 6e auf, die zur Anlage an die Bremstrommel 5 aus 1 bestimmt ist. Diese sind in einem Bereich des Bremsbandes 6 zusammengeführt, an der das Bremsband 6 den Ausleger 6c zur Festlegung an dem Träger 3 ausbildet und der im montierten Zustand des Bremsbandes 6 der Vorspanneinrichtung 7 diametral gegenüberliegt. Die Schenkel 6e laufen jeweils in einem freien Ende 6a, 6b aus, das jeweils als Lasche ausgebildet ist und ein oder mehrere durch Abkanten erzeugte Kanten 6d zur Versteifung und/oder zur Aufnahme und/oder Drehbegrenzung der zur Widerlagerung der Schraube 8 vorgesehenen Mutter 13 auf, die aus den 2 und 4 ersichtlich ist. Ferner weist wenigstens ein freies Ende der als Lasche ausgebildeten, freien Enden 6a, 6b eine sich in Richtung des anderen Endes weisende Auskragung 6g auf, um zusätzlich deren Annäherung, beispielsweise im nicht montierten Zustand zu limitieren.
